【正文】 分開設(shè)計(jì)，以盡量減小變速箱，原電機(jī)振動源對主軸箱傳動的影響。本次課程設(shè)計(jì)包括CM6132車床傳動設(shè)計(jì)，動力計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及主軸校核等內(nèi)容，其中還有A0大圖紙的CM6132車床主傳動的裝配圖。本次課程設(shè)計(jì)是畢業(yè)課程設(shè)計(jì)前一次對我們大學(xué)四年期間機(jī)械專業(yè)基礎(chǔ)知識的考核和檢驗(yàn)。它囊括了理論力學(xué)，材料力學(xué)，機(jī)械原理，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)等許多機(jī)械學(xué)科的專業(yè)基礎(chǔ)知識，因此稱之為專業(yè)課程設(shè)計(jì)。它不僅僅是對我們專業(yè)知識掌握情況的考核和檢驗(yàn)，也是一次對我們所學(xué)的知識去分析，去解決生產(chǎn)實(shí)踐問題的運(yùn)用。 操作性能要求1）具有皮帶輪卸荷裝置2）手動操縱雙向摩擦片離合器實(shí)現(xiàn)主軸的正反轉(zhuǎn)及停止運(yùn)動要求3）主軸的變速由變速手柄完成(1)機(jī)床主參數(shù)：D max=248。320mm。(2)刀具材料：高速鋼或硬質(zhì)合金。精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)5(3)工件材料：鋼或鑄鐵。 功能原理設(shè)計(jì)畫出車削加工的運(yùn)動功能圖，寫出車削加工的運(yùn)動功能結(jié)構(gòu)式。 圖1 車床運(yùn)動功能圖和運(yùn)動功能式繪出傳動原理圖。 圖2 車削加工的傳動原理圖精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)63．運(yùn)動設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)床的規(guī)格、用途和常用的切削用量，以及與同類型機(jī)床的類別分析，確定機(jī)床主運(yùn)動的極限轉(zhuǎn)速、主軸轉(zhuǎn)速的合理分布，從而確定主運(yùn)動傳動系統(tǒng)的公比和級數(shù)。擬定傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案（結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)網(wǎng)設(shè)計(jì)），分配分變速組的傳動比，確定齒輪齒數(shù)，繪制其傳動系統(tǒng)圖，并計(jì)算校核其轉(zhuǎn)速誤差。調(diào)查和分析所設(shè)計(jì)機(jī)床上可能進(jìn)行的工序，從中選擇要求最高、最低轉(zhuǎn)速的典型工序。按照典型工序的切削速度和刀具直徑（或工件直徑）計(jì)算最高、最低轉(zhuǎn)速（即極限轉(zhuǎn)速） 和 。計(jì)算公式如下：???????????????? =????????1000?????????????????? =????????1000??????????????????式中： ——分別為主軸最高、最低轉(zhuǎn)速????????、 ???????? （ r/min）； ——分別為最高、最低切削速度 ；????????、 ???????? （ m/min） ——分別為最大、最小計(jì)算直徑 。????????、 ???????? （ m??）應(yīng)當(dāng)指出，通用機(jī)床的 并不是機(jī)床上可能加工的最大和最小????????和 ????????直徑，而是指常用的經(jīng)濟(jì)加工的最大和最小直徑。對于通用機(jī)床，一般?。? =kD????????精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)7 = ????????????????????式中：D——可能加工的最大直徑（mm）； K——系數(shù)，根據(jù)對現(xiàn)有同類型機(jī)床使用情況的調(diào)查確定（搖臂鉆床，k=。普通車床，K=）； ——計(jì)算直徑范圍（ =～）。???? ????就本課程設(shè)計(jì)的D max=248。320mm的精密臥式車床設(shè)計(jì)，取K= 、 =0????.25。 =kD=320mm=160mm。???????? = =160mm=40mm。minddRmax ????????根據(jù)設(shè)計(jì)要求，及其刀具和工件的材料，查資料可知，用硬質(zhì)合金刀具加工易切碳鋼時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速最高，一般 =150~250m/min。按經(jīng)驗(yàn)，并考????????慮切削用量資料，取 =250m/min。????????則 = = =1990r/min????????1000??????????????????1000250??160根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)公比的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，取 =2022r/min。???????? ????????根據(jù)設(shè)計(jì)要求，及其刀具和工件的材料，查資料可知，用高速鋼刀具加工精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)8灰鑄鐵時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速最低。按經(jīng)驗(yàn)，并考慮切削用量資料，取 =????????min。則 = = =????????1000??????????????????1000??160用高速鋼刀具,精車合金鋼材料的梯形螺紋（絲杠），加工絲杠的最大直徑為248。32mm,取 =。????????則 = = =????????1000??????????????????1000??32綜合同類型機(jī)床，取 =19r/min。???????? 主軸變速范圍 = =105 ????=????????????????202219 Z=18 ψ= = =???1????17105由于我國機(jī)床專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)GC5860規(guī)定了ψ的七個(gè)標(biāo)準(zhǔn)公比：、、。取ψ=1.26。查標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列表，按常規(guī)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速為：160、7911150、190、23300、3747600、750、950、1180、1500、1900?？煽闯龉灿?1級轉(zhuǎn)速，且無法達(dá)到最高轉(zhuǎn)速 =2022r/min。????????精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)9故綜合同類型機(jī)床對其轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整，使其滿足 =2022r/min，????????=19r/min，Z=：1350、67100、1220????????0、250、30390、500、6781000、1580、2022。 主電動機(jī)的選擇合理的確定電機(jī)功率P ，使機(jī)床既能充分發(fā)揮其使用性能，滿足生產(chǎn)需要，又不致使電機(jī)經(jīng)常輕載而降低功率因素?，F(xiàn)在以常見的中碳鋼為工件材料，取45號鋼，正火處理，車削外圓，表面粗糙度 =。采用車刀具，可轉(zhuǎn)位外圓車刀，刀桿尺寸：16mm 25mm。aR ?刀具幾何參數(shù)： =15 ， =6 ， =75 ， =15 ， =0 ， =0?o0?or?or?o?o01?10 ，b =，r =1mm。o1re現(xiàn)以確定粗車是的切削用量為設(shè)計(jì)：確定背吃刀量 和進(jìn)給量f， 取3mm， 。paparm確定切削速度，取V = 。csm機(jī)床功率的計(jì)算，主切削力的計(jì)算 ：主切削力的計(jì)算公式及有關(guān)參數(shù)：F = Z?F60cC?FcZaFcf?FcZvcK = 270 3 .? ? =1038（N ）切削功率的計(jì)算 = =1038 =（kW）cPF?cv310??310?精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)10依照一般情況，取機(jī)床變速效率 =.?= =(kW)ZP根據(jù)Y系列三相異步電動機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù),Y系列三相異步電動機(jī)為一般用途全封閉自扇冷式籠型異步電動機(jī)，具有防塵埃、鐵屑或其他雜物侵入電動機(jī)內(nèi)部的特點(diǎn)，B級絕緣，工業(yè)環(huán)境溫度不超過+40℃，相對濕度不超過95%，海拔高度不超過1000m，額定電壓380V，頻率50Hz。適用于無特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床，泵，風(fēng)機(jī)，攪拌機(jī)，運(yùn)輸機(jī)，農(nóng)業(yè)機(jī)械等。根據(jù)以上計(jì)算，為滿足轉(zhuǎn)速和功率要求，選擇Y系列三相異步電動機(jī)型號為：Y100L24, 其技術(shù)參數(shù)見下表31.表31 Y100L24型電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)電動機(jī)型號額定功率/KW滿載轉(zhuǎn)速/rmp額定轉(zhuǎn)矩/最大轉(zhuǎn)矩/Y100L24 3 1430 至此，可得到下表32中的車床參數(shù)。 表32 車床的主參數(shù)（規(guī)格尺寸）和基本參數(shù)表工件最大回轉(zhuǎn)直徑(mm)maxD最高轉(zhuǎn)速( maxn)ir最低轉(zhuǎn)速( min)r電機(jī)功率P（kW）公比 ?轉(zhuǎn)速級數(shù)Z320 2022 19 3 1.2618精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)11 主變速方案擬定擬定變速方案，包括變速型式的選擇以及開停、換向、制動、操縱等整個(gè)變速系統(tǒng)的確定。變速型式則指變速和變速的元件、機(jī)構(gòu)以及組成、安排不同特點(diǎn)的變速型式、變速類型。變速方案和型式與結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度密切相關(guān)，和工作性能也有關(guān)系。因此，確定變速方案和型式，要從結(jié)構(gòu)、工藝、性能及經(jīng)濟(jì)等多方面統(tǒng)一考慮。變速方案有多種，變速型式更是眾多，比如：變速型式上有集中變速，分離變速；擴(kuò)大變速范圍可用增加變速組數(shù)，也可采用背輪結(jié)構(gòu)、分支變速等型式；變速箱上既可用多速電機(jī)，也可用交換齒輪、滑移齒輪、公用齒輪等。顯然，可能的方案有很多，優(yōu)化的方案也因條件而異。此次設(shè)計(jì)中，我們采用分離變速型式的主軸變速箱。 擬定變速結(jié)構(gòu)式由于結(jié)構(gòu)上的限制，變速組中的傳動副數(shù)目通常選用2或3為宜，故其結(jié)構(gòu)式為：Z=2 n，其結(jié)構(gòu)式可為以下三種形式：18=332；18=323；18=233；在電動機(jī)功率一定的情況下，所需傳遞的轉(zhuǎn)矩越小，傳動件和傳動軸的集合尺寸就越小。因此，從傳動順序來講，盡量使前面的傳動件多以些，即前多后少原則。故本設(shè)計(jì)采用結(jié)構(gòu)式為：18=332 。從軸I到軸 II有三隊(duì)齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動速度；從軸II到軸III 有三對齒輪分別嚙合，可得到三種不同的傳動速度，故從軸I到軸III 可得到33=9種不同的傳動速度；同理，軸III 到軸IV有兩對齒輪分別嚙合，可得到兩精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)12種不同的傳動速度，故從軸I到軸IV共可得到332=18種不同的傳動轉(zhuǎn)速。設(shè)計(jì)車床主變速傳動系時(shí)，為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，在降速變速中，一般限制限制最小變速比 41min?u；為避免擴(kuò)大傳動誤差，減少震動噪聲，在升速時(shí)一般限制最大轉(zhuǎn)速比 2max?u。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取 。?u大變速范圍 。在設(shè)計(jì)時(shí)必須保證中間??)10~8(.)~(inmaxa?uR變速軸的變速范圍最小。在制定機(jī)床傳動方案時(shí)，常將傳動鏈特性的相關(guān)關(guān)系畫成圖，以供比較選擇。該圖即為結(jié)構(gòu)網(wǎng)圖。結(jié)構(gòu)網(wǎng)只表示各傳動副傳動比的相關(guān)關(guān)系，而不表示數(shù)值， 因而繪制成對稱形式(圖3)。由于主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足級比規(guī)律（從低到高間成等比數(shù)列，公比為φ），故結(jié)構(gòu)網(wǎng)上相鄰兩橫線間代表一個(gè)公比φ。為了使一根軸上變速范圍不超過允許值，傳動副輸越多，級比指數(shù)應(yīng)小一些?？紤]到傳動順序中有前多后少原則，擴(kuò)大順序應(yīng)采用前小后大的原則，即所謂的前密后疏原則。故本設(shè)計(jì)采用的結(jié)構(gòu)式為：18=3 1232918:級數(shù)。3，3，2：按傳動順序的各傳動組的傳動副數(shù)。1，3，9：各傳動組中級比間的空格數(shù)，也反映傳動比及擴(kuò)大順序。該傳動形式反映了傳動順序和擴(kuò)大順序，且表示傳動方向和擴(kuò)大順序一致。圖3為該傳動的結(jié)構(gòu)網(wǎng)。精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)13 圖3 18=3 12329結(jié)構(gòu)網(wǎng) 驗(yàn)算變速結(jié)構(gòu)式主軸的變速范圍應(yīng)等于住變速傳動系中各個(gè)變速組變速范圍的乘積，即： inR?210?檢查變速組的變速范圍是否超過極限值時(shí)，只需檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組。因?yàn)槠渌兯俳M的變速范圍都比最后擴(kuò)大組的小，只要最后擴(kuò)大組的變速范圍不精密車床主軸箱及變速箱系統(tǒng)設(shè)計(jì)14超過極限值，其他變速組就不會超過極限值。 ??2=????2(??2?1)其中 ， ,??=??2=9 ??2=2∴ =8，符合要求。??2=9(2?1)（1）繪制常規(guī)的轉(zhuǎn)速圖時(shí)，要注意，為了結(jié)構(gòu)緊湊，減小振動和噪聲，通常限制：a：最小傳動比 Imin=1/4。b：最小傳動比I